核心概念的界定(基于核心概念下的高效物理知识应用教学初探)

提高学生的科学素养是当前我国科学教育的基本目标，而对对科学观的理解是科学素养的重要组成部分。随着核心概念的引入，人们逐渐认识到核心概念在教学中的重要性。核心概念是指经过检验并位于学科中心的关键概念、原则和理论，对的各种自然事物和现象具有解释力、持久价值和超越课堂的迁移价值，并具有高度的抽象性和概括性[1-7]。作为高中物理的核心概念，动量和能量守恒经常涉及到处理与动力学有关的问题。为了有效贯彻“以教师为主导，以学生为中心”的教学原则，进一步将转化的“基本理解”作为“基本问题”，精心设计问题驱动的教学活动，促进学生对对核心概念的深入理解，笔者尝试将这一教学理念运用到动量守恒定律的应用教学中—— 《小球碰撞》。

1教学内容分析本课程是物理定律的应用课程，重点学习“碰撞过程中遵循的定律”。在学习机械能守恒定律的基础上，学生学习了自然界更为普遍的能量守恒定律；在学习动量定理和动量定理概念的基础上，学生通过实验探索和理论推导得到动量守恒定律，并指出它们是自然界中最常见和最基本的定理[8]。碰撞问题研究两个或两个以上物体的运动情况，它们形成的系统在运动过程中遵循能量和动量守恒定律。根据碰撞的特点，这一教学过程从生活中打台球的例子中抽象出要研究的物理教学论文问题，并在此基础上，做出一系列变式来创设教学情境，吸引学生动脑，恰当地运用数学表达式来帮助学生理解动量和能量守恒的概念，进而实现物理中的守恒思想。在处理问题的过程中，及时发现问题、分析问题、解决问题，并根据实际情况总结碰撞问题的规律，帮助学生实现对对核心概念的深刻理解、迁移和应用。

2教学过程遵循学生的认知规律，重视教学方法是新课程的教学理念和本课的核心指导思想。因此，教学框架流程如下：

在具体的教学活动中创设问题情境——核心概念——变式分析——总结和提升——核心概念，主要通过以下环节：

1.从生活情境中引入物理问题。这个环节的目的是让学生通过情境的引入了解生活中物理问题的存在，将简单的实际情境抽象成与对，相对应的物理问题，并积极参与学习。通过抽象的例子，让学生复习和复习两个核心概念—— 动量守恒定律和能量守恒定律。通过进一步的提问，借助学生头脑中已有的生活经验，可以加强学生对对弹性碰撞的理解。

老师：播放生活中打台球的视频，抽象出物理问题：如果A和B 小球的质量分别为毫安和毫安，小球A以速度v0沿着光滑的水平面与静止的小球B发生弹性碰撞，然后找出A和B 小球的速度分别是多少。学生：根据对主体条件的分析，得出碰撞过程是完全弹性碰撞，满足动量守恒守恒和机械能守恒。在此基础上，可以求解出碰后在小球， 碰后的速度为：

vA=v，v=v .老师进一步问：在此基础上，讨论两个小球的质量和碰后，的速度之间的关系，并举例说明。

学生分析：例如，当m m，vA=v，v=2v时，铅球与相同体积的乒乓球碰撞；例如，当m=m，vA=0，v=v时，相同体积的两个镜头碰撞并交换速度；例如，当m m，vA=-v，v=0时，乒乓球与相同体积的铅球相撞。2.比较变体实现对对核心概念的基本理解

这一环节的目的是通过思考和讨论加深学生对对核心概念的理解，提高学生在新的物理形势下发现物理问题的能力，并运用适当的研究方法得出结论。在变型1中，在常数m和v的条件下，如果要求碰后小球b的动能最大，m和mB应该满足什么关系？如果要求碰后小球B的动量达到最大值，M和mB应该满足什么关系？

学生：从能量守恒和动量守恒，结合例子的分析，我们可以看出当m=mB时，碰后小球B的动能最大；当m mB时，碰后小球B的动量达到最大值，即pB=2mAv0。变体2如果两个小球A和B在碰撞后粘在一起并一起运动，在碰撞过程中会损失多少机械能？据此，当毫安和毫安满足关系时，系统的机械能损失最大，并给出了一个例子。

学生：这次碰撞属于完全非弹性碰撞。根据相关知识，碰撞过程中的机械能损失为 e=v。

根据对公式的数学处理，在ma和v0不变的情况下，当mA为mB时，系统的机械能损失最大，为mv，如子弹击中墙壁的过程。老师：碰撞过程包括能量转移和碰撞的转化。在实际碰撞过程中，系统损失的机械能转化是系统的内能和声能，但总能量是常数，即它满足能量守恒定律。

3.变式转移，实现对对核心概念的深刻理解。这一环节的目的是让学生通过认知冲突从更深层次理解核心概念，培养和发展学生在传递和应用知识时注重事实的思维能力，让学生有意识地将物理知识应用到具体的生活情境中，从而拉近物理与生活的联系，感受科学与社会、生活的联系，提高学生在新的情境中解决实际问题的能力。

变体3如果小球A以v0的速度与静止的小球B碰撞，并且碰撞后A球的动能变为原始动能的1/9，那么小球B的速度可能是(A)。

C.大部分学生将直接遵循动量守恒定律

MAv0 0=mAvA mBvB和p2=2mEk，容易得到的选项a和b是正确的。变式4如果小球A在碰后的动能变成原来的1/4，小球B在碰后？的速度是多少

学生：比较以上分析，我们得到两个结果，分别是v0/4和3/4v0。老师：这两个问题是这样解决的吗？碰撞过程中应该遵守哪些规则？让学生讨论这两个变量的结果

学生讨论，老师巡逻。学生：变式4的第一个结果，小球A在碰后的速度仍然大于小球B，这不符合实际；第二个结果是碰后的总动能增加了，这不符合实际。因此，这种情况不可能发生。经核实，变式3符合实际情况。

4.总结和改进，树立科学的教师观：总结解决碰撞问题应遵循的原则。

学生：(1)系统动量守恒原理；(2)不能违反能量守恒原则(动能不增加)；

(3)物理场景可行性原则：如果碰撞前它向同一个方向运动：碰撞前，小球甲追上小球乙并发生碰撞，所以有vAvB碰撞前；碰撞时，两个球之间有排斥力，所以前者的冲量向前，动量增加；后者的冲量向后，动量减小，即碰撞后，球A的位置向后，所以有v 'a v 'b。

(续第27页)(续第23页)如果两个物体在碰撞前相向运动：碰后的两个物体不可能向同一方向运动。

5.巩固科学概念的反馈练习练习：小球的动量分别是PA=2公斤米/秒和PB=4公斤米/秒。如果一个球追上了另一个球，并且产生了积极的影响，那么碰后的动量A球就变成了P 'a=1公斤米/秒。A球和B球的质量有什么关系？

学生：根据既定的科学概念解决实际问题。3教学后记

在高中物理教学中，学生是否理解和掌握物理概念，尤其是核心概念，将对对后续知识的学习和建构产生很大影响。然而，物理概念是抽象和枯燥的，所以学生在学习时不可避免地会感到困难和枯燥。利用生活中的现象，运用各种技术手段创设教学情境，激发学生的问题意识和探究欲望，让学生感受到物理就在自己的生活中，拉近物理与生活的距离，感受到科学与社会、生活的联系。这不仅可以激发学生的学习兴趣，还可以增强他们学习的内在动力，同时提高他们应用物理知识的能力，使我们的课堂教学更加有效。因此，在教学中，教师应把抽象的物理规律与生活联系起来，创设生活情境，激发学生的好奇心，使他们更好地掌握核心概念和规律，从而为后续学习打下良好的基础。